nghiên cứu xử lý nước thải chế biến thủy sản bằng phương pháp điện hóa điện cực inox 304

Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước thải chế biến thủy sản bằng phương pháp điện hóa điện cực inox 304.

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
Phần đánh giá:
Ý thức thực hiện: ...............................................................................................................
Nội dung thực hiện: ...........................................................................................................
Hình thức trình bày: ...........................................................................................................
Tổng hợp kết quả: ..............................................................................................................
Điểm bằng số: ................................... Điểm bằng chữ: ......................................................
Tp, HCM ngày

, tháng 01 , năm 2017
GVHD

TS. THÁI PHƯƠNG VŨ

SVTH: Nguyễn Lê Xuân Linh

GVHD: TS. Thái Phương Vũ

iv


Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước thải chế biến thủy sản bằng phương pháp điện hóa điện cực inox 304.

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
Phần đánh giá:
Ý thức thực hiện: ...............................................................................................................
Nội dung thực hiện: ...........................................................................................................
Hình thức trình bày: ...........................................................................................................
Tổng hợp kết quả: ..............................................................................................................
Điểm bằng số: ................................... Điểm bằng chữ: ......................................................
Tp, HCM ngày

, tháng 01 , năm 2017
GVPB

TS. HUỲNH THỊ NGỌC HÂN

SVTH: Nguyễn Lê Xuân Linh
GVHD: TS. Thái Phương Vũ

v


Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước thải chế biến thủy sản bằng phương pháp điện hóa điện cực inox 304.

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................ i
TÓM TẮT ................................................................................................................. ii
ABTRACT ............................................................................................................... iii
MỤC LỤC ................................................................................................................ vi
DANH MỤC BẢNG .............................................................................................. viii
DANH MỤC HÌNH ................................................................................................. ix
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT .............................................................................. xi
MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1
1. Đặt vấn đề ..............................................................................................................1
2. Mục tiêu nghiên cứu ..............................................................................................1
3. Nội dung nghiên cứu .............................................................................................1
4. Phương pháp nghiên cứu .......................................................................................2
5. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu .........................................................................2
6. Đóng góp khoa học, kinh tế và xã hội của nghiên cứu .........................................2
7. Tính mới của nghiên cứu .......................................................................................3

8. Thời gian và địa điểm thực hiện nghiên cứu .........................................................3
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN ......................................................................................4
1.1 Tổng quan về ngành thủy sản tại Việt Nam (Mục 2.1/15/[5]) ..............................4
1.2 Thành phần, tính chất nước thải ngành thủy sản ..................................................4
1.3 Các vấn đề ô nhiễm môi trường đối với ngành chế biến thủy sản ........................5
1.4 Các phương pháp xử lý nước thải thủy sản (Mục 3.1/47/[3]) ...............................6
1.4.1 Phương pháp xử lý cơ học ...............................................................................6
1.4.2 Phương pháp xử lý hóa lý ................................................................................9
1.4.3 Phương pháp xử lý hóa học ...........................................................................10
1.4.4 Phương pháp xử lý sinh học ..........................................................................10
1.5 Tổng quan về phương pháp điện hóa ..................................................................13
1.5.1 Khái niệm .......................................................................................................13
1.5.2 Đặc điểm của phương pháp keo tụ điện hóa .................................................13
1.5.3 Nguyên lý hoạt động của điện cực oxy hóa khử ............................................13

SVTH: Nguyễn Lê Xuân Linh
GVHD: TS. Thái Phương Vũ

vi


Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước thải chế biến thủy sản bằng phương pháp điện hóa điện cực inox 304.

1.5.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình keo tụ...................................................15
1.6 Nghiên cứu điện hóa trên Thế Giới .....................................................................16
1.6.1 Xử lý chất thải trong công nghiệp chế biến thực phẩm bằng phương pháp
điện hóa...................................................................................................................16
1.6.2 Loại bỏ màu trong nước thải dệt nhuộm bằng phương pháp điện giải .........17
1.6.3 Xử lý nước thải dệt nhuộm bằng phương pháp điện hóa ..............................17

1.6.4 Xử lý nước thải thuộc da bằng phương pháp điện hóa .................................17
1.7 Nghiên cứu điện hóa ở Việt Nam........................................................................18
1.7.1 Xây dựng mô hình “ cụm xử lý” cải tiến nước tại các trạm cấp nước..........18
1.7.2 Xử lý nước thải bằng phương pháp keo tụ điện hóa......................................19
CHƯƠNG 2 NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ...................................................21
2.1 Đối tượng thực nghiệm .......................................................................................21
2.2 Quy trình thực hiện thí nghiệm ...........................................................................22
2.3 Vật liệu, thiết bị nghiên cứu ................................................................................25
2.4 Phương pháp nghiên cứu:....................................................................................28
2.4.1 Phương pháp phân tích: ................................................................................29
2.4.2 Phương pháp xử lý số liệu: ............................................................................34
CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ...............................................................35
3.1 Hiện tượng xảy ra trong quá trình thí nghiệm.....................................................35
3.2 Kết quả thí nghiệm ..............................................................................................44
3.2.1 Kết quả COD .................................................................................................44
3.2.2 Kết quả tổng Photphos...................................................................................50
3.2.3 Kết quả TSS ....................................................................................................56
3.2.4 Kết quả tổng N ...............................................................................................61
CHƯƠNG 4 ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP ...........................................................62
KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ ....................................................................................65
1. Kết luận ..............................................................................................................65
2. Kiến nghị ............................................................................................................65
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................66
PHỤ LỤC .................................................................................................................67

SVTH: Nguyễn Lê Xuân Linh
GVHD: TS. Thái Phương Vũ

vii

Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước thải chế biến thủy sản bằng phương pháp điện hóa điện cực inox 304.

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1 Thành phần nước thải chế biến thủy sản ..................................................... 5
Bảng 1.2 Nồng độ các CÔN có trong nước thải đầu vào và đầu ra ........................... 20
Bảng 2.1 Thành phần nước thải chế biến thủy sản công ty Hoàng Cầm ................... 22
Bảng 2.2 Tóm tắt cách thức tiến hành thí nghiệm ...................................................... 23
Bảng 2.3 QCVN 11:2015/BTNMT ............................................................................ 28
Bảng 2.4 Các thông số và phương pháp phân tích ..................................................... 29
Bảng 3.1 Nồng độ COD qua các thời gian điện hóa – lắng khác nhau, mg/l............. 44
Bảng 3.2 Nồng độ tổng P qua các thời gian điện hóa – lắng khác nhau, mg/l ........... 50

SVTH: Nguyễn Lê Xuân Linh
GVHD: TS. Thái Phương Vũ

viii


Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước thải chế biến thủy sản bằng phương pháp điện hóa điện cực inox 304.

DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1 Kim ngạch xuất khẩu thủy sản của Việt Nam (từ năm 2008 – 2011). ...... 34
Hình 1.2 Sơ đồ xử lý sắt bằng ôzôn ......................................................................... 18
Hình 1.3 Sơ đồ xử lý sắt bằng xúc tác ..................................................................... 19
Hình 2.1 Công ty TNHH thương mai sản xuất Hoàng Cầm. ................................... 21
Hình 2.2 Ống dẫn nước thải đầu vào từ bể chứa ...................................................... 21
Hình 2.3 Các bước tiến hành thí nghiệm. ................................................................. 22

Hình 2.4 Mô hình bể chạy nước thải. ....................................................................... 26
Hình 2.5 Điện cực inox 304 ..................................................................................... 26
Hình 2.6 Biến áp. ...................................................................................................... 27
Hình 2.7 Lắp mô hình thử nghiệm. .......................................................................... 27
Hình 2.8 Mô hình thí nghiệm. .................................................................................. 28
Hình 3.1 Hiện tượng sủi bọt khí tại bảng điện cực nối với cực âm nguồn điện....... 35
Hình 3.2 Nước thải sẫm màu khi bắt đầu điện hóa. ................................................ 35
Hình 3.3 CÔN được loại bỏ nhờ hình thành bông cặn (05/09/2017). ...................... 36
Hình 3.4 CÔN được loại bỏ nhờ hình thành bông cặn (14/09/2017). ...................... 36
Hình 3.5 Sau thời gian điện hóa cặn được hình thành và làm nước trong hơn. ....... 37
Hình 3.6 Nước thải sau thời gian điện hóa 15p, lắng 45p (08/09/2017). ................. 38
Hình 3.7 Nước thải sau thời gian điện hóa 30p, lắng 30p (07/11/2017). ................. 38
Hình 3.8 Tiến hành rửa điện cực bằng nước cấp (15/09/2017). ............................... 39
Hình 3.9 Bảng điện cực dương bị ăn mòn sau thời gian điện hóa (18/09/2017) ..... 40
Hình 3.10 Bảng điện cực dương bị ăn mòn sau thời gian điện hóa (08/11/2017) ... 40
Hình 3.11 Giá trị pH với mỗi thời gian điện hóa khác nhau. ................................... 41
Hình 3.12 Giá trị pH với thời gian điện hóa 15p ...................................................... 42
Hình 3.13 Giá trị pH với thời gian điện hóa 30p ...................................................... 42
Hình 3.14 Giá trị pH với thời gian điện hóa 45p ...................................................... 43
Hình 3.15 Giá trị pH với thời gian điện hóa 60p ...................................................... 44
Hình 3.16 Hiệu suất xử lý COD theo từng nồng độ khác nhau. .............................. 45

SVTH: Nguyễn Lê Xuân Linh
GVHD: TS. Thái Phương Vũ

ix


Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước thải chế biến thủy sản bằng phương pháp điện hóa điện cực inox 304.

Hình 3.17 Hiệu suất xử lý COD (%) với thời gian điện hóa 15p. ............................ 46
Hình 3.18 Hiệu suất xử lý COD (%) với thời gian điện hóa 30p. ............................ 47
Hình 3.19 Hiệu suất xử lý COD (%) với thời gian điện hóa 45p. ............................ 48
Hình 3.20 Hiệu suất xử lý COD (%) với thời gian điện hóa 60p. ............................ 49
Hình 3.21 Hiệu suất xử lý tổng P theo từng nồng độ khác nhau.............................. 51
Hình 3.22 Hiệu suất xử lý tổng P (%) ở thời gian điện hóa 15p. ............................. 52
Hình 3.23 Hiệu suất xử lý tổng P (%) ở thời gian điện hóa 30p. ............................. 53
Hình 3.24 Hiệu suất xử lý tổng P (%) ở thời gian điện hóa 45p. ............................. 54
Hình 3.25 Hiệu suất xử lý tổng P (%) ở thời gian điện hóa 60p. ............................. 55
Hình 3.26 Giá trị TSS với mỗi tải khác nhau ........................................................... 56
Hình 3.27 Giá trị TSS với thời gian điện hóa 15p .................................................... 57
Hình 3.28 Giá trị TSS với thời gian điện hóa 30p .................................................... 58
Hình 3.29 Giá trị TSS với thời gian điện hóa 45p .................................................... 59
Hình 3.30 Giá trị TSS với thời gian điện hóa 60p .................................................... 59
Hình 3.31 Giá trị tổng N với các tải trọng khác nhau. ............................................. 61
Hình 5.1 Mô hình xây dựng bể điện hóa .................................................................. 63
Hình 5.2 Chi tiết bể điện hóa .................................................................................... 63

SVTH: Nguyễn Lê Xuân Linh
GVHD: TS. Thái Phương Vũ

x


Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước thải chế biến thủy sản bằng phương pháp điện hóa điện cực inox 304.

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
A

Ampe (đơn vị đo cường độ dòng điện)

BĐM

Bình định mức

BYT

Bộ y tế

COD

Chemical Oxygen Demand – Nhu cầu oxy hóa học

CÔN

Chất ô nhiễm

EC

Electrocoagulation – Điện hóa

EEC

Electrical Energy Consumption – Tiêu thụ năng lượng điện

EMC

Electrode Material Consumption – Tiêu thụ vật liệu điện cực

G

Gauss (Đơn vị đo cường độ từ trường)

KMnO4

Kali Pecmanganat

KPH

Không phát hiện

N

Nitơ

OC

Operating Costs – Chi phí vận hành

P

Photphos

PTN

Phòng thí nghiệm

QCVN

Qui chuẩn Việt Nam

TSS

Total Suspendid Solids – Tổng chất rắn lơ lửng

UV

Ultraviolet (tia cực tím)

V

Volt (đơn vị đo hiệu điện thế)

SVTH: Nguyễn Lê Xuân Linh
GVHD: TS. Thái Phương Vũ

xi


Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước thải chế biến thủy sản bằng phương pháp điện hóa điện cực inox 304.

MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
Hiện nay, môi trường sống trên Thế giới nói chung và Việt Nam chúng ta nói
riêng đang ngày càng ô nhiễm nghiêm trọng bởi các hoạt động kinh tế, phát triển của
xã hội loài người. Sự thiếu nhận thức về việc bảo vệ môi trường đã phần nào làm giảm
chất lượng môi trường sống, gây nên tình trạng cạn kiệt nguồn tài nguyên thiên nhiên

và kéo theo nhiều hệ lụy nghiêm trọng khác.
Việt Nam đang thời kì công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước, bên cạnh sự phát
triển các ngành kinh tế trọng điểm thì với lợi thế về đường bờ biển dài, có nhiều hệ
thống sông ngòi nước ta cũng chú trọng thúc đẩy sự phát triển của ngành chế biến thủy
sản nhằm mục đích phục vụ nhu cầu trong nước lẫn xuất khẩu sang các nước khác trên
Thế giới.
Tuy nhiên, đi kèm với sự gia tăng sản phẩm, góp phần phát triển kinh tế thì vấn
đề ô nhiễm môi trường từ quá trình chế biến thủy sản cũng đang được quan tâm hàng
đầu. Do đặc thù tính chất của ngành chế biến thủy sản là dùng một lượng lớn nước
trong quá trình chế biến nên lượng nước thải phát sinh cũng khá lớn. Để tránh tình
trạng ô nhiễm môi trường nước từ hoạt động chế biến thủy sản ra môi trường thì các
công ty, nhà máy cần xây dựng cho mình các hệ thống xử lý nước thải nhằm đảm bảo
chất lượng nước đầu ra đạt quy chuẩn và không làm ảnh hưởng đến đời sống của con
người cũng như hệ thủy sinh xung quanh nhà máy, công ty.
Để xử lý nước thải chế biến thủy sản ngoài các phương pháp hóa lý, sinh học em
đã chọn xử lý nước thải chế biến thủy sản với đề tài nghiên cứu: “ Nghiên cứu xử lý
nước thải chế biến thủy sản bằng phương pháp điện hóa” .
2.
3.
-

Mục tiêu nghiên cứu
Nghiên cứu giải pháp mới cho xử lý nước thải chế biến thủy sản.
Xác định thời gian điện hóa – thời gian lắng tối ưu cho quá trình xử lý.
Xác định được khoảng nồng độ thích hợp cho phương pháp xử lý.
Đánh giá hiệu quả xử lý các thông số COD, tổng P, TSS, pH…
Nội dung nghiên cứu
Tổng quan về thành phần, tính chất và phương pháp xử lý nước thải chế biến
thủy sản.
Tổng quan về các phương pháp xử lý hiện tại và phương pháp điện hóa.

Thiết kế và lắp đặt mô hình nghiên cứu ở quy mô phòng thí nghiệm.
Chạy mô hình với các thời gian điện hóa – thời gian lắng và nồng độ COD khác
nhau.

SVTH: Nguyễn Lê Xuân Linh
GVHD: TS. Thái Phương Vũ

1


Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước thải chế biến thủy sản bằng phương pháp điện hóa điện cực inox 304.

Tiến hành thí nghiệm, phân tích đánh giá hiệu quả xử lý các thông số như COD,
pH, tổng P, tổng N, TSS bằng phương pháp điện hóa.
- Tổng hợp số liệu, tính toán, vẽ biểu đồ các kết quả thông số.
- So sánh, đánh giá hiệu quả của mô hình ứng với các nồng độ tải trọng đầu vào
khác nhau.
- Đề xuất các giải pháp nâng cao hiệu quả xử lý.
- Kết luận và kiến nghị.
4. Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp thực nghiệm: Vận hành mô hình xử lý nước thải chế biến thủy sản
bằng phương pháp điện hóa quy mô PTN
- Phương pháp phân tích mẫu: Phân tích, đánh giá các chỉ tiêu: COD, tổng P,
TSS, pH, tổng N
- Phương pháp xử lý số liệu: Phương pháp phân tích, xử lý, tổng hợp số liệu. Từ
số liệu thô, tính toán hiệu quả xử lý, tính trung bình, độ lệch chuẩn. Vẽ đồ thị so
sánh hiệu quả xử lý trên phần mềm Microsoft Excel.
5. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
-

Đối tượng: Nước thải chế biến thủy sản tại công ty TNHH thương mại sản xuất
Hoàng Cầm.
Địa chỉ: 109A, Hồ Học Lãm, phường An Lạc, quận Bình Tân, Tp.HCM
Vật liệu thí nghiệm: Điện cực inox 304.
Phạm vi nghiên cứu:
Đề tài tập trung nghiên cứu hiệu quả xử lý của phương pháp điện hóa với nước
thải ngành chế biến thủy sản trên quy mô PTN.
- Đánh giá hiệu quả xử lý của phương pháp với các thông số COD, tổng P, TSS,
pH, tổng N.
6. Đóng góp khoa học, kinh tế và xã hội của nghiên cứu
-

Về mặt khoa học: Từ trước đến nay, xử lý nước thải chế biến thủy sản luôn được
áp dụng bằng phương pháp xử lý sinh học nên đề tài nghiên cứu mang hướng đổi mới,
tìm ra các phương pháp xử lý mới có thể xử lý được nguồn nước thải chế biến thủy sản
và mang lại hiệu quả cao. Mặt khác, góp phần vào cải tiến giai đoạn tiền xử lý cho hệ
thống, hạn chế được khối lượng công trình xây dựng.
Về mặt kinh tế: Giảm liều lượng sử dụng hóa chất các các bể keo tụ tạo bông,
hoặc thay thế áp dụng cho bể tuyển nổi nhưng vẫn xử lý tốt phần nào hàm lượng chất
ô nhiễm có trong nước. Từ đó mang lại hiệu quả kinh tế cao cho công ty.

SVTH: Nguyễn Lê Xuân Linh
GVHD: TS. Thái Phương Vũ

2


Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước thải chế biến thủy sản bằng phương pháp điện hóa điện cực inox 304.

Về mặt xã hội: Phương pháp điện hóa mang lại hiệu quả chất lượng nước đầu ra
tốt, đáp ứng được nhu cầu xả thải của nhà máy, đạt quy chuẩn kiểm định và đảm bảo
vệ sinh, an toàn cho môi trường.
7. Tính mới của nghiên cứu
Là hệ thống công nghệ đang được nghiên cứu và áp dụng nhiều nơi trên thế giới,
tuy nhiên tại Việt Nam vẫn còn khá xa lạ và không được phổ biến rộng rãi. Nghiên
cứu này góp phần đánh giá hiệu quả xử lý nước thải ngành chế biến thủy sản bằng
phương pháp điện hóa.
8. Thời gian và địa điểm thực hiện nghiên cứu
Từ tháng 8/2017 đến tháng 12/2017
Địa điểm: Xưởng cấp thoát nước trường Đại học Tài nguyên và Môi trường
TP.HCM; 236B Lê Văn Sỹ, phường 1, quận Tân Bình.

SVTH: Nguyễn Lê Xuân Linh
GVHD: TS. Thái Phương Vũ

3


Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước thải chế biến thủy sản bằng phương pháp điện hóa điện cực inox 304.

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN
1.1 Tổng quan về ngành thủy sản tại Việt Nam (Mục 2.1/15/[5])
Việt Nam là một trong 10 nước xuất khẩu thủy sản hàng đầu trên thế giới, ngành
thủy sản hiện tại chiếm 4% GDP, 8% xuất khẩu và 9% lực lượng lao động (khoảng 3,4
triệu người) của cả nước. Nhóm hàng chủ đạo trong xuất khẩu thủy sản của Việt Nam
là cá tra, cá basa, tôm và các động vật thân mềm như mực, bạch tuộc, nghêu, sò,…

Trong vòng 20 năm qua ngành thủy sản luôn duy trì tốc độ tăng trưởng ấn tượng từ
10-20% (INEST, 2009). Biểu đồ thể hiện kim ngạch xuất khẩu thủy sản của Việt Nam
từ năm 2008 đến 2011được trình bày trong Hình 1.1.
5,4
5,2
5
4,8
4,6
4,4
4,2
4
3,8
2008

2010

Thg9-11

2012

Hình 1.1 Kim ngạch xuất khẩu thủy sản của Việt Nam (từ năm 2008 – 2011).
1.2 Thành phần, tính chất nước thải ngành thủy sản
Với các nguyên liệu tương đối phong phú trong quá trình chế biến cùng với điều
kiện của nước ta nên thành phần các chất thải trong nước thải thủy sản cũng rất đa
dạng. Nước thải thủy sản có thể chia thành ba nguồn khác nhau: nước thải sản xuất,
nước thải vệ sinh công nghiệp và nước thải sinh hoạt.
Cả 3 loại nước thải trên đều có tính chất gần tương tự nhau. Trong đó nước thải
sản xuất có mức độ ô nhiễm cao hơn cả. Nước thải của phân xưởng chế biến thuỷ sản
có hàm lượng COD dao động trong khoảng từ 300 – 3000mg/l, giá trị điển hình là
1500 mg/l, hàm lượng BOD5 dao động từ 300 – 2000mg/l, giá trị điển hình là

1000mg/l.
SVTH: Nguyễn Lê Xuân Linh
GVHD: TS. Thái Phương Vũ

4


Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước thải chế biến thủy sản bằng phương pháp điện hóa điện cực inox 304.

Trong nước thường có các vụn thuỷ sản và các vụn này dễ lắng, hàm lượng chất
rắn lơ lững dao động từ 200 – 1000mg/l, giá trị thường gặp là 500mg/l. Nước thải thuỷ
sản cũng bị ô nhiễm chất dinh dưỡng với hàm lượng Nitơ khá cao từ 50 – 200mg/l, giá
trị điển hình là 30mg/l. Ngoài ra, trong nước thải của ngành chế biến thuỷ hải sản có
chứa các thành phần hữu cơ mà khi bị phân huỷ sẽ tạo ra các sản phẩm trung gian của
sự phân huỷ các acid béo không bảo hoà, tạo mùi rất khó chịu và đặc trưng, gây ô
nhiễm về mặt cảm quan và ảnh hưởng trực tiếp đến sức khoẻ công nhân làm việc.
Đối với các công ty thủy sản có sản xuất thêm các sản phẩm khô, sản phẩm đóng
hộp thì trong dây chuyền sản xuất sẽ có thêm các công đoạn nướng, luộc, chiên thì
trong thành phần nước thải sẽ có chất béo, dầu.
Mức độ ô nhiễm của nước thải từ quá trình chế biến thuỷ sản (CBTS) thay đổi rất
lớn phụ thuộc vào nguyên liệu thô (tôm, cá, cá mực, bạch tuộc, cua, nghiêu, sò), sản
phẩm, thay đổi theo mùa vụ, và thậm chí ngay trong ngày làm việc. Thành phần nước
thải của một số loại hình chế biến thủy sản được trình bày trong Bảng 1.1.
Bảng 1.1 Thành phần nước thải chế biến thủy sản
Chỉ tiêu

Đơn vị

Nồng độ

Tôm đông lạnh

Cá da trơn

Thủy sản đông
lạnh hỗn hợp

pH

-

6,5 – 9

6,5 – 7

5,5 – 9

SS

mg/l

100 – 300

500 – 1200

50 – 194

COD

mgO2/l

800 – 2000

800 – 2500

694 – 2070

BOD5

mgO2/l

500 – 1500

500 – 1500

391 – 1539

Ntổng

mg/l

50 – 200

100 – 300

30 – 100

Ptổng

mg/l

100 – 120

50 – 100

3 – 50

Dầu và mỡ

mg/l

-

250 – 830

2,4 – 100

(Nguồn: Tổng cục Môi trường, 2009)
1.3 Các vấn đề ô nhiễm môi trường đối với ngành chế biến thủy sản
Một số tác động đặc trưng của ngành chế biến thuỷ sản gây ảnh hưởng đến môi
trường có thể kể đến như sau:
SVTH: Nguyễn Lê Xuân Linh
GVHD: TS. Thái Phương Vũ

5


Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước thải chế biến thủy sản bằng phương pháp điện hóa điện cực inox 304.

 Ô nhiễm không khí: mùi hôi phát sinh từ việc lưu trữ các phế thải trong quá
trình sản xuất, khí thải từ các máy phát điện dự phòng. Trong các nguồn ô
nhiễm không khí, mùi là vấn đề chính đối với các nhà máy chế biến thủy sản.
 Chất thải rắn: phát sinh chủ yếu từ quá trình chế biến bao gồm các loại đầu
vỏ tôm, vỏ nghêu, da/mai mực, nội tạng mực và cá,....
 Nước thải sản xuất: trong chế biến thủy sản chiếm 85-90% tổng lượng nước
thải, chủ yếu từ các công đoạn: rửa trong xử lý nguyên liệu, chế 16 biến, hoàn
tất sản phẩm, vệ sinh nhà xưởng và dụng cụ, thiết bị, và nước thải sinh hoạt.
Trong các nguồn phát sinh ô nhiễm, nước thải là nguồn gây ô nhiễm nghiêm
trọng đến môi trường bởi phát sinh thể tích nước thải lớn với nồng độ ô nhiễm cao nếu
không được xử lý thích hợp.
1.4 Các phương pháp xử lý nước thải thủy sản (Mục 3.1/47/[3])
1.4.1 Phương pháp xử lý cơ học
Xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học với mục đích loại bỏ các thành phần
chất rắn có kích thước lớn không hòa tan hoặc các chất dạng keo trong nước nhằm hạn
chế khả năng tắc nghẽn đường ống, hư hại các thiết bị bơm, lọc và làm giảm hiệu quả
xử lý các công trình phía sau.
+ Loại bỏ các vật nổi lơ lửng có kích thước lớn: nhựa, túi nilong, lá cây, giẻ,
gỗ…
+ Loại bỏ các loại hạt cặn: cát, sỏi, các tạp chất từ các loại nước thải, kim loại,
thủy tinh…
+ Loại bỏ các váng dầu mỡ, các chất nổi trên bề mặt có tỉ trọng thấp so với môi
trường.
+ Được bố trí đầu tiên trong quy trình công nghệ xử lý nước thải. Do đó
phương pháp xử lý cơ học hay còn được gọi là quá trình xử lý sơ bộ hay xử lý
bậc.
+ Hỗ trợ cho các quá trình xử lý hoá lý hoặc sinh học phía sau…
Một số công trình xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học bao gồm:
a) Song chắn rác
Nước thải dẩn vào HTXL trước hết phải qua song chắn rác. Tại đây các thành

phần có kích thước rác lớn (rác) như giẻ, rác, vỏ đồ hộp, rác cây, bao nilon... được giữ
lại. Nhờ đó tránh làm tắc bơm, đường ống hoặc kênh dẩn. Đây là bước quan trọng
nhằm đảm bảo an toàn và điều kiện làm việc thuận lợi cho cả hệ thống xử lý nước thải.

SVTH: Nguyễn Lê Xuân Linh
GVHD: TS. Thái Phương Vũ

6


Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước thải chế biến thủy sản bằng phương pháp điện hóa điện cực inox 304.

Tùy theo kích thước khe hở, song chắn rác được phân thành loại thô, trung bình
và mịn. Song chắn rác thô có khoảng cách giữa các thanh từ 60 – 100mm và song chắn
rác mịn có khoảng cách giữa các thanh từ 10 – 25mm. Theo hình dạng có thể phân
thành song chắn rác và lưới chắn rác. SCR cũng có thể đặc cổ định hoặc di động.
SCR được làm bằng kim loại, đặt ở cửa vào kênh dẫn, nghiêng một góc 450 600 nếu làm sạch thủ công hoặc nghiêng một góc 750 – 850 nếu làm sạch bằng máy.
Tiết diện của song chắn rác có thể tròn, vuông hoặc hỗn hợp. Song chắn rác tiết diện
tròn có trở lực nhỏ nhất nhưng nhanh bị tắc bị bởi các vật giữ lại. Do đó, thông dụng
hơn cả là thanh có thiết diện hỗn hợp, cạnh vuông góc phía sau và cạnh tròn phía trước
hướng đối diện với dòng chảy. Vận tốc nước chảy qua song chắn giới hạn trong
khoảng từ 0,6 – 1 m/s. Vận tốc cực đại dao động trong khoảng 0,75-1 m/s nhằm đẩy
rác qua khe của song. Vận tốc cực tiểu nhằm tránh phân hủy các chất thải rắn.
b) Bể thu và tách dầu mỡ
Bể thu dầu: Được xây dựng trong khu vực bãi đỗ và cầu rửa ô tô, xe máy, bãi
chứa dầu và nhiên liệu, nhà giặt tẩy của khách sạn, bệnh viện hoặc các công trình công
cộng khác, nhiệm vụ đón nhận các loại nước rửa xe, nước mưa trong khu vực bãi đỗ
xe...
Bể tách mỡ: Dùng để tách và thu các loại mỡ động thực vật, các loại dầu. có

trong nước thải. Bể tách mỡ thường được bố trí trong các bếp ăn của khách sạn, trường
học, bệnh viện. xây bằng gạch, BTCT, thép, nhựa composite. và bố trí bên trong nhà,
gần các thiết bị thoát nước hoặc ngoài sân gần khu vực bếp ăn để tách dầu mỡ trước
khi xả vào hệ thống thoát nước bên ngoài cùng với các loại nước thải khác.
c) Bể điều hòa
Là công trình đơn vị trong hệ thống xử lý nước thải để khắc phục các vấn đề có
thể xảy ra do sự biến động của lưu lượng và chất lượng nước thải vào. Như vậy để
đảm bảo cho các công trình xử lý làm việc ổn định, cần xây dựng bể điều hòa, khi hệ
số không điều hòa k ≥ 1,4.
Mục tiêu:
+ Ổn định lưu lượng và chất lượng nước vào các công trình phía sau của hệ
thống xử lý nước thải và hệ thống hoạt động ổn định hơn.
+ Khắc phục những vấn đề vận hành khi có sự biến động lưu lượng và chất
lượng nước thải.
+ Nâng cao hiệu quả xử lý các công trình phía sau nó giảm kích thước và chi phí
đầu tư cho các công trình phía sau.
SVTH: Nguyễn Lê Xuân Linh
GVHD: TS. Thái Phương Vũ

7


Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước thải chế biến thủy sản bằng phương pháp điện hóa điện cực inox 304.

Dùng để duy trì sự ổn định của dòng thải, khắc phục những vấn đề vận hành do
sự dao động của lưu lượng dòng nước thải gây ra và nâng cao hiệu suất của các quá
trình ở cuối dây chuyền xử lý.
d) Bể lắng
Tùy theo mức độ xử lý nước thải mà ta có thể dùng bể bể lắng như một công cụ

xử lý sơ bộ trước khi đưa nước thải tới những công trình xử lý phức tạp hơn. Cũng có
thể sử dụng bể lắng như công trình xử lý cuối cùng, nếu điều kiện vệ sinh cho phép tùy
theo công dụng của bể lắng trong dây truyền công nghệ mà người ta phân biệt bể lắng
đợt I và bể lắng đợt II.
+ Bể lắng đợt I: đặt trước công trình xử lý sinh học dùng để giữ lại các chất hữu
cơ không tan trong nước thải trước khi cho nước thải vào các bể xử lý sinh học
và loại bỏ các chất rắn có khả năng lắng (tỉ trọng lớn hơn tỉ trọng của nước) và
các chất nổi (tỉ trọng bé hơn tỉ trọng nước). Nếu thiết kế chính xác bể lắng sơ
cấp có thể loại bỏ 50 -70% chất rắn lơ lửng, 25 - 40% BOD của nước thải.
+ Bể lắng đợt II: đặt sau công trình xử lý sinh học.
Phân loại bể lắng:
Căn cứ vào chiều nước chảy phân biệt các loại: bể lắng ngang, đứng, radian
Căn cứ vào theo chế độ làm việc phân biệt bể lắng hoạt động liên tục và bể lắng
hoạt động gián đoạn:
+ Bể lắng hoạt động gián đoạn: thực chất là một bể chứa mà ta cứ việc xả
nước thải vào đó và cho đứng yên trong một khoảng thời gian nhất định. Nước
đã được lắng tháo ra và cho lượng nước mới vào. Bể lắng kiểu này áp dụng
trong trường hợp lượng nước thải ít và chế độ thải không đều. VD: nước thải
từ xí nghiệp giặt là…
+ Bể lắng hoạt động liên tục: nước thải cho chảy qua bể liên tục.
- Căn cứ theo chiều nước chảy trong bể người ta phân biệt lắng ngang, lắng đứng,
lắng ly tâm:
+ Bể lắng ngang: nước chảy theo phương ngang từ đầu bể đến cuối bể. Công
suất >15000 m3/ngày
+ Bể lắng đứng: nước chảy từ dưới lên theo phương thẳng đứng, công suất
<20000m3/ngày
+ Bể lắng ly tâm: nước chảy từ trung tâm ra quanh thành bể hoặc có thể ngược
lại. Công suất > 20000m3/ngày

SVTH: Nguyễn Lê Xuân Linh

GVHD: TS. Thái Phương Vũ

8


Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước thải chế biến thủy sản bằng phương pháp điện hóa điện cực inox 304.

Trong trường hợp thứ nhất gọi là bể lắng ly tâm và trường hợp thứ 2 gọi là bể
lắng hướng tâm. Ngoài ra còn có loại bể lắng trong đó quá trình lắng nước được lọc
qua tầng cặn lơ lửng – gọi là bể lắng trong.
1.4.2 Phương pháp xử lý hóa lý
Bản chất của quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp hóa lý là áp dụng các
quá trình vật lý và hóa học để loại bớt các chất ô nhiễm mà không thể dùng quá trình
lắng ra khỏi nước thải. Các công trình tiêu biểu của việc áp dụng phương pháp hóa học
bao gồm:
a) Bể keo tụ tạo bông
Quá trình keo tụ tạo bông được ứng dụng để loại bỏ các chất rắn lơ lửng và các
hạt keo có kích thước rất nhỏ (10"7-10"8 cm). Các chất này tồn tại ở dạng phân tán và
không thể loại bỏ bằng quá trình lắng vì tốn rất nhiều thời gian. Để tăng hiệu quả lắng,
giảm bớt thời gian lắng của chúng thì thêm vào nước thải một số hóa chất như phèn
nhôm, phèn sắt, polymer, ... Các chất này có tác dụng kết dính các chất khuếch tán
trong dung dịch thành các hạt có kích cỡ và tỷ trọng lớn hơn nên sẽ lắng nhanh hơn.
Các chất keo tụ dùng là phèn nhôm: Ah(SO4)3.18H2O, NaAlO2, Al2(OH)3Cl,
KAl(SO4)2.12H2O, NH4Al(SO4)2.12H2O; phèn sắt: Fe2(SO4>.2H2O, FeSO4.7H2O,
FeCl3 hay chất keo tụ không phân ly, dạng cao phân tử có nguồn gốc thiên nhiên hay
tổng hợp.
Phương pháp keo tụ có thể làm trong nước và khử màu nước thải vì sau khi tạo
bông cặn, các bông cặn lớn lắng xuống thì những bông cặn này có thể kéo theo các
chất phân tán không tan gây ra màu.

b) Bể tuyển nổi
Tuyển nổi là phương pháp được áp dụng tương đối rộng rãi nhằm loại bỏ các tạp
chất không tan, khó lắng. Trong nhiều trường hợp, tuyển nổi còn được sử dụng để tách
các chất tan như chất hoạt động bề mặt.
Bản chất của quá trình tuyển nổi ngược lại với quá trình lắng và cũng được áp
dụng trong trường quá trình lắng xảy ra rất chậm và rất khó thực hiện. Các chất lơ
lửng như dầu, mỡ sẽ nổi lên trên bề mặt của nước thải dưới tác dụng của các bọt khí
tạo thành lớp bọt có nồng độ tạp chất cao hơn trong nước ban đầu. Hiệu quả phân
riêng bằng tuyển nổi phụ thuộc kích thước và số lượng bong bóng khí. Kích thước tối
ưu của bong bóng khí là 15 - 30.10 mm.
-3

c) Hấp phụ
Là quá trình thu hút hay tập trung các chất bẩn trong NT lên trên bề mặt của chất
SVTH: Nguyễn Lê Xuân Linh
GVHD: TS. Thái Phương Vũ

9


Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước thải chế biến thủy sản bằng phương pháp điện hóa điện cực inox 304.

hấp phụ. Các chất hấp phụ thông dụng trong kỹ thuật xử lý nước thải bao gồm: than
hoạt tính, than xương, đất hoạt tính, nhựa tổng hợp có khả năng trao đổi ion,
silicagel…
d) Trao đổi ion
Thường được ứng dụng để xử lý các kim loại nặng có trong nước thải bằng cách
cho nước thải chứa KLN đi qua cột trao đổi cation, khi đó các cation KLN được thay
thế bằng các ion hydro ( hoặc Na+) của nhựa trao đổi. Khử KLN trong nước thải bằng

phương pháp này cho chất lượng nước đầu ra rất cao.
1.4.3 Phương pháp xử lý hóa học
 Trung hòa: Để trung hòa nước thải có độ kiềm hoặc axit cao.
 Khử trùng: Để loại bỏ các VSV gây bệnh, các ci khuẩn, virus, các mầm bệnh có
khả năng gây nguy hại đến nhân tố sử dụng, chứa nguồn nước đặc biệt là con
người và môi trường nước.
 Các quá trình khác: Sử dụng nhiều loại hóa chất khác nhau để đạt được mục
tiêu nhất định nào đó.
1.4.4 Phương pháp xử lý sinh học
Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học là dựa vào khả năng sống và hoạt
động của VSV trong môi trường nước, chúng có khả năng phân hóa các HCHC.
Các CHC sau khi bị phân hóa sẽ tạo thành nước, các chất khí đơn giản, chất vô
cơ và hình thành tế bào mới.
Thường được chia làm hai loại:
 Phương pháp kị khí sử dụng nhóm vi sinh vật kị khí, hoạt động trong điều kiện
không có oxy.
 Phương pháp hiếu khí sử dụng nhóm vi sinh vật hiếu khí, hoạt động trong điều
kiện cung cấp oxy liên tục.
Vị trí: Thường được bố trí ở vị trí trung tâm của quy trình công nghệ xử lý nước thải.
Xử lý sinh học còn được gọi là xử lý bậc hai và đóng vai trò chính.
Chức năng: Loại bỏ hoặc ổn định chất hữu cơ và đôi khi cả vô cơ ở dạng phân tán nhỏ,
dạng keo cũng như hòa tan ra khỏi nước thải ; loại bỏ hoặc ổn định các thành phần
dinh dưỡng như N, P… Phương pháp này dựa vào khả năng sống và hoạt động của vi
sinh vật. chúng sử dụng các chất ô nhiễm trong nước thải làm nguồn thức ăn như
carbon, hydro, nito, photpho, lưu huỳnh, kali, natri, canxi…

SVTH: Nguyễn Lê Xuân Linh
GVHD: TS. Thái Phương Vũ

10

Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước thải chế biến thủy sản bằng phương pháp điện hóa điện cực inox 304.

Để thực hiện quá trình oxy hoá sinh học, các chất hữu cơ hòa toan, cả chất keo tụ
và chất phân tán nhỏ trong nước thải cần di chuyển vào bên trong tế bào vi sinh vật
theo 3 giai đoạn chính như sau:
 Chuyển các chất ô nhiễm từ pha lỏng đến bề mặt tế bào vi sinh vật.
 Khuếch tán từ bề mặt tế bào qua màng bán thấm do sự chênh lệch nồng độ bên
trong và bên ngoài tế bào.
 Chuyển hóa các chất trong tế bào vi sinh vật, sản sinh năng lượng và tổng hợp
tế bào mới.
Tốc độ quá trình oxy hóa sinh hóa phụ thuộc vào nồng độ chất hữu cơ, hàm
lượng các tạp chất và mức độ ổn định, các yếu tố chính ảnh hưởng đến tốc độ phản
ứng sinh hóa là chế độ thủy động, hảm lượng oxy trong nước thải, nhiệt độ, pH, dinh
dưỡng và các yếu tố vi lượng.
a) Xử lý sinh học kị khí
Quá trình phân hủy kị khí các chất hữu cơ là quá trình sinh hóa phức tạp tạo ra hàng
trăm sản phẩm trung gian và phản ứng trung gian. Tuy nhiên phương trình phản ứng
sinh hóa trong điều kiện kị khí có thể biểu diễn đơn giản như sau:
VSV + Chất hữu cơ  CH4 + CO2 + H2 + NH3 + H2S + Tế bào mới
Một cách tổng quát quá trình phân hủy kị khí xảy ra theo 4 giai đoạn:
 Giai đoạn 1: Thủy phân, cắt mạch các hợp chất cao phân tử: Trong giai đoạn
này, dưới tác dụng của enzyme do vi khuẩn tiết ra, các phức chất và các chất
không tan (polysaccharides, protein, lipid) chuyển hóa thành các phức đơn
giản hơn hoặc chất hòa tan (đường, các amino acid, acid béo). Quá trình này
xảy ra chậm. Tốc độ thủy phân phụ thuộc vào pH, kích thước hạt và đặc tính
dễ phân hủy của cơ chất. Chất béo thủy phân rất chậm.
 Giai đoạn 2: Acid hóa: Trong giai đoạn này, vi khuẩn lên men chuyển hóa các

chất hòa tan thành chất đơn giản như acid béo dễ bay hơi, alcohols, acid lactic,
methanol, CO2, H2, NH3, H2S và sinh khối mới. Sự hình thành các acid có
thể làm pH giảm xuống 4.
 Giai đoạn 3: Acetate hóa: Vi khuẩn acetic chuyển hóa các sản phẩm của giai
đoạn acid hóa thành acetate, H2, CO2 và sinh khối mới.
 Giai đoạn 4: Methan hóa: Đây là giai đoạn cuối của quá trình phân huỷ kỵ
khí. Acetic, H2, CO2, acid fomic và methanol chuyển hóa thành methane,
CO2 và sinh khối mới. Trong 3 giai đoạn thuỷ phân, acid hóa và acetic hóa,
CO2 hầu như không giảm, CO2 chỉ giảm trong giai đoạn methane.

SVTH: Nguyễn Lê Xuân Linh
GVHD: TS. Thái Phương Vũ

11


Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước thải chế biến thủy sản bằng phương pháp điện hóa điện cực inox 304.

Các chất thải hữu cơ chứa nhiều chất hữu cơ cao phân tử như proteins, chất béo,
carbohydrates, celluloses, lignin…trong giai đoạn thủy phân, sẽ được cắt mạch tạo
những phân tử đơn giản hơn, dễ phân hủy hơn. Các phản ứng thủy phân sẽ chuyển hóa
protein thành amino acid, carbohydrate thành đường đơn và chất béo thành các acid
béo.
Trong giai đoạn acid hóa, các chất hữu cơ đơn giản lại tiếp tục chuyển hóa thành
acetic acid, H2 và CO2. Các acid béo dễ bay hơi chủ yếu là acetic acid, propionic và
lactic acid.
Bên cạnh đó, CO2 và H2, methanol, các rượu đơn giản khác cũng được hình
thành trong quá trình cắt mạch carbohydrate. Vi sinh vật chuyển hóa methan chỉ có thể
phân hủy một số loại cơ chất nhất định như CO2 + H2, formate, acetate, methanol,

methylamines, và CO.
Tùy theo trạng thái của bùn, có thể chia quá trình xử lí kị khí thành:
 Quá trình xử lý kị khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng lơ lửng như quá trình
tiếp xúc kị khí, quá trình xử lý bằng lớp bùn kị khí với dòng nước đi từ dưới
lên (UASB)
 Quá trình xử lý kị khí với vi sinh vật sinh trường dạng dính bám như quá trình
lọc ki khí
b) Xử lý sinh học hiếu khí
Xử lí bằng quy trình dùng bùn hoạt tính, bể aerotank thông thường, bể aerotank làm
thoáng theo bậc, hấp thụ, làm thoáng, mương oxy hóa, hồ sinh học hiếu khí…
Sử dụng nhóm vi sinh vật hiếu khí, hoạt động trong điều kiện có oxy. Quá trình
xử lý nước thải bằng phương pháp hiếu khí gồm 3 giai đoạn:
 Oxy hóa các chất hữu cơ :
CxHyOz + O2

CO2 + H2O + ∆H

 Tổng hợp tế bào mới:
CxHyOz + O2 +NH3

Tế bào vi khuẩn (C5H7O2) + CO2 + H2O - ∆H

 Phân hủy nội bào:
C5H7O2 + O2

SVTH: Nguyễn Lê Xuân Linh
GVHD: TS. Thái Phương Vũ

5CO2 + NH3 + 2H2O ± ∆H

12


Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước thải chế biến thủy sản bằng phương pháp điện hóa điện cực inox 304.

1.5 Tổng quan về phương pháp điện hóa
1.5.1 Khái niệm
Keo tụ điện hóa là một phương pháp trong xử lý nước thải, trong đó dưới tác
dụng của dòng điện thì các điện cực dương ( thường được sử dụng là Al, Fe) sẽ bị ăn
mòn và giải phóng ra các chất có khả năng keo tụ ( cation Al3+ hoặc Fe3+) vào trong
môi trường nước thải, kèm theo đó là các phản ứng điện phân sẽ sinh ra bọt khí tại các
cực âm
Keo tụ điện hóa là phương pháp giao thoa của 3 quá trình: điện hóa học, tuyển
nổi điện phân và keo tụ. (Theo Hold, Barton và Mitchell, 2004)
1.5.2 Đặc điểm của phương pháp keo tụ điện hóa
Theo Ramesh Babu, Bhadrinarayana, Meera Sheriffa Begum Anantharaman
(2006) phương pháp keo tụ điện hóa có các đặc điểm sau đây:
+ Dòng điện được sử dụng trong phương pháp keo tụ điện hóa là dòng điện một
chiều.
+ Các điện cực dương được sử dụng thường là bằng nhôm hoặc sắt. Tùy vào giá trị
pH và đặc tính của nước thải ở từng trường hợp cụ thể mà xác định xem điện cực
nào là cực dương, điện cực nào là cực âm.
+ Thời gian lưu nước, cường độ dòng điện, hiệu điện thế và hiệu suất vận hành của
bể có mối quan hệ rất chặt chẽ với nhau.
+ Hệ thống điện cực được đặt ngập trong nước thải, để đảm bảo khả năng tiếp xúc
giữa các bọt khí và các chất ô nhiễm là tốt nhất.
+ Bể keo tụ điện hoá có thể hoạt động trong điều kiện là nạp nước thải đầu vào liên
tục hoặc hoạt động trong điều kiện nước thải chỉ được nạp một lần (theo mẻ).
1.5.3 Nguyên lý hoạt động của điện cực oxy hóa khử

 Nguyên lý hoạt động: (Mục 1/1/[9])
Nước thải đầu vào cho vào bể một lần với thể tích đã được xác định. Nước thải
phải làm ngập các hệ điện cực ở trong bể.
Theo Hold, Barton và Mitchell (2004), khi cho dòng điện một chiều đi qua các
điện cực thì tại cực dương sẽ diễn ra quá trình hòa tan kim loại. Do đó, các điện cực
dương được làm bằng nhôm hoặc sắt thì quá trình này sẽ giải phóng ra các cation (Fe3+
hoặc Al3+ ). Các cation này sẽ di chuyển vào trong môi trường nước thải. Những
cation (Fe3+ hoặc Al3+) sẽ kết hợp cùng với nhóm hidroxyl và tạo thành các hidroxit
(Al(OH)3, Fe(OH)3) là những chất keo tụ phổ biến trong xử lý nước thải. Các chất keo
SVTH: Nguyễn Lê Xuân Linh
GVHD: TS. Thái Phương Vũ

13


Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước thải chế biến thủy sản bằng phương pháp điện hóa điện cực inox 304.

tụ này sẽ tác dụng vào các hạt keo nhỏ lơ lửng trong nước và liên kết với nhau tạo
thành bông cặn có kích thước lớn hơn (Trần Hiếu Nhuệ, 2001).
Bên cạnh đó, việc các phản ứng điện phân đã xảy ra và tạo ra các bọt khí tại cực
âm. Các bọt khí này thường là khí H2 và chúng có xu hướng đi lên mặt thoáng của bể
keo tụ điện hoá. Trên đường đi của các bọt khí này chúng sẽ bám vào các bông keo đã
được tạo ra ở trên và mang chúng theo lên mặt thoáng của bể. Trong khi đó, các bông
keo có kích thước lớn và nặng hơn thì sẽ lắng xuống phía dưới đáy bể. Trên quỹ đạo
lắng của các bông cặn này chúng sẽ va chạm và kết cụm với các bông cặn khác, như
thế quá trình lắng sẽ diễn ra tốt hơn (Lê Hoàng Việt, 2002).
Điện cực kim loại: là hệ thống gồm một thanh kim loại nhúng vào dung dịch
muối của nó.
 Cơ chế xử lý chất hữu cơ trên điện cực: (Mục 2.1/2/[9])

Cơ chế xử lý chất hữu cơ trên điện cực
-

Oxy hóa xảy ra ở cực dương của điện cực sắt, mỗi nguyên tử sắt trên cực dương
đều bị oxy hóa thành các ion sắt.

Tại cực dương:
Fe → Fe2+ +2eDo đó, các nguyên tử kim loại trong mạng tinh thể đi vào dung dịch như ion, để lại
các electron trên kim loại. Các electron này di chuyển về phía khu cực âm qua kim
loại.
-

Ở các cực âm, các điện tử được hấp thụ bởi các ion hydro. Các ion H+ được lấy
từ nước.
H2O → H+ + OH-

Tại cực âm:
H+ + e - → H
Các nguyên tử hydro trên bề mặt sắt làm giảm oxy hoà tan.
4H + O2→ 2H2O
Do đó, phản ứng tổng thể tại cực âm của các quá trình điện hóa có thể được viết
như sau:
4H+ +O2 + 4e- → 2H2O
2H2O +2e- → H2↑ + OH-

SVTH: Nguyễn Lê Xuân Linh
GVHD: TS. Thái Phương Vũ

14

Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước thải chế biến thủy sản bằng phương pháp điện hóa điện cực inox 304.

-

Phản ứng oxi hóa tổng thể có thể được viết bằng phản ứng nhân ở cực dương và
thêm phản ứng tại cực âm để làm cân bằng số điện tử bị mất và thu được.

Phản ứng tổng thể:
2Fe + 4H+ +O2 → 2Fe2+ + 2H2O
Các ion sắt bị oxy hóa thêm bởi oxy hòa tan trong nước để tạo ra Fe3+
2Fe2+ + O2 + H2O → 2 Fe3+ + 2OHCác ion sắt tạo ra, kết hợp với OH- trong nước tạo ra các phức hợp với quá trình
biến

đổi

phức

tạp

FeOH2+, Fe(OH ) 2 , Fe2 (OH ) 42 , Fe(OH ) 4 , Fe( H 2 O) 5 OH 2 ,



Fe( H 2 O) 4 (OH ) 2 , Fe( H 2 O) 8 (OH ) 2 4 , Fe 2 ( H 2 O) 6 (OH ) 4 2

Biến đổi cuối cùng thành Fe(OH)3↓.
Các bọt khí sinh ra ở cực âm có xu hướng đi lên mặt thoáng của bể keo tụ điện
hoá. Trên đường đi của các bọt khí này chúng sẽ bám vào các chất rắn lơ lửng,

bông bùn đã được tạo ra ở cực dương khi giải phóng các ion và mang chúng theo
lên mặt thoáng của bể. Quá trình này đi kèm với việc cô đặc bùn ở bể keo tụ điện
hóa hoạt động theo mẻ.
Như vậy cơ chế để xử lý chất hữu cơ là dựa vào phản ứng điện phân tại bề mặt
điện cực, sự hình thành chất keo tụ trong pha nước(Fe3+), các chất ô nhiễm hòa tan
và huyền phù trong nước bám dính vào Fe(OH)3↓ và loại bỏ bằng lắng cặn.
1.5.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình keo tụ
- Vật liệu điện cực ( thường là kim loại sắt, nhôm, thép, than trắng, inox)
- Cường độ dòng điện áp vào bảng điện cực
- Thời gian điện hóa
- Tính chất của nước cần xử lý
Thông thường, cường độ dòng điện áp vào điện cực trong quá trình điện phân là
10-150 A/m2 , thời gian xử lý khoảng 5-60 phút đối với nước thải ( thường là ít hơn
30 phút) và pH gần trung tính ( Trang 1/[9]).
Theo Nguyễn Ngọc Dung (1999)
 Đối với ion Al3+ thì:
+ Độ pH: độ pH của nước ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình thuỷ phân. Khi pH <
4,5 thì không xảy ra quá trình thuỷ phân. Thông thường Al3+ đạt hiệu quả keo tụ
cao nhất khi nước có pH = 5,5 - 7,5.
SVTH: Nguyễn Lê Xuân Linh
GVHD: TS. Thái Phương Vũ

15


Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước thải chế biến thủy sản bằng phương pháp điện hóa điện cực inox 304.

+ Nhiệt độ: Nhiệt độ của nước cao, tốc độ keo tụ xảy ra nhanh chóng, hiệu quả
keo tụ đạt được càng cao. Nhiệt độ của nước thích hợp khi dùng Al3+ vào khoảng

20 – 40oC, tốt nhất là 35 – 40oC.
+ Độ đục: độ đục của nước cũng ảnh hưởng đến hiệu quả keo tụ. Độ đục càng
cao thì hiệu quả keo tụ càng rõ rệt. Ngoài ra, một số yếu tố khác cũng ảnh hưởng
đến quá trình keo tụ như: thành phần các ion có trong nước, các hợp chất vô cơ hữu cơ,…
 Đối với ion Fe3+ thì:
+ Độ pH: phản ứng thuỷ phân xảy ra khi pH > 3,5 và quá trình kết tủa sẽ hình
thành nhanh chóng khi pH = 5,5 - 6,5.
+ Nhiệt độ: ion Fe3+ khi thuỷ phân ít bị ảnh hưởng của nhiệt độ, vì vậy nhiệt độ
của nước gần bằng 0oC vẫn có thể dùng ion Fe3+
1.6 Nghiên cứu điện hóa trên Thế Giới
1.6.1 Xử lý chất thải trong công nghiệp chế biến thực phẩm bằng phương pháp điện
hóa (Mục 2.5.3/53/[8])
Tác giả đưa ra các phương pháp để xử lý chất thải trong ngành chế biến thực
phẩm như phương pháp sinh học ( Trang 10/[8]); phương pháp vật lý ( Trang 52/[8])
trong đó sử dụng hình thức keo tụ tạo bông và phương pháp điện hóa (EC).
Điện hóa đã được tiến hành điều tra về khả năng có thể làm giảm hàm lượng
BOD hòa tan có trong nước thải. Và nghiên cứu đã được chứng minh được rằng lượng
chất hữu cơ trong các loại nước thải thực phẩm, các dòng nước thải chế biến cá đã
được giảm. Trong quá trình thử nghiệm, khi có dòng điện truyền qua nước thải sẽ làm
mất ổn định các chất gây ô nhiễm và kết dính các chất gây ô nhiễm để dễ dàng tách
bằng lắng, lọc. Ngoài ra, một lượng nhỏ các chất ô nhiễm vẫn còn hòa lẫn và trôi nổi
trên bề mặt.
Kết quả phân tích cho thấy hàm lượng BOD5 giảm nhưng không nhiều như dự
kiến ban đầu trước khi thử nghiệm thí điểm được tiến hành. Các thử nghiệm bổ sung
đã được thực hiện tại chỗ trên một loạt các mẫu được lấy, tuy nhiên, những lần chạy
này dường như vẫn không đạt hiệu quả như dự kiến mong muốn ban đầu. pH đã được
thay đổi để tối ưu hóa cho quá trình, nhưng BOD5 chỉ giảm từ 21% - 33%. Ngoài ra,
do kim loại điện cực (nhôm) được sử dụng trong quá trình này, sự hiện diện của kim
loại trong dung dịch đã sử dụng và các chất rắn tách ra tạo ra mối quan tâm cho việc
phục hồi sản phẩm phụ.

SVTH: Nguyễn Lê Xuân Linh
GVHD: TS. Thái Phương Vũ

16


Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước thải chế biến thủy sản bằng phương pháp điện hóa điện cực inox 304.

Chi phí vốn ban đầu và chi phí hoạt động dự kiến là không hợp lý (lần lượt là
140.000 đô la Mỹ và 40.000 đô la Mỹ), nhưng không thể dễ dàng đạt được mức giảm
của BOD5 như mong đợi. Từ đó, rút ra rằng thời gian duy trì điện hóa dài là cần thiết
để làm cho hiệu quả giảm BOD5 được tốt hơn.
Từ kết quả mà nghiên cứu đạt được, cho thấy hiệu quả xử lý chỉ tiêu BOD5 tương
đối thấp khi được xử lý bằng phương pháp điện hóa. Nhận định ban đầu có thể thấy
phương pháp điện hóa không thích hợp để xử lý cho chỉ tiêu BOD5, do đó có thể tiến
hành đánh giá các chỉ tiêu khác như TSS, độ đục, tổng P… để đánh giá toàn diện khả
năng loại bỏ các chất ô nhiễm mà phương pháp điện hóa mang lại.
1.6.2 Loại bỏ màu trong nước thải dệt nhuộm bằng phương pháp điện giải [7]
Bài báo này đã nghiên cứu hiệu quả của quá trình điện hóa học trong việc loại bỏ
màu sắc từ nước thải dệt thực tế bằng cách sử dụng các điện cực nhôm và sắt trong
một lò phản ứng nhiệt lượng với 150L. Lò phản ứng được thiết kế để hoạt động theo
các chế độ lô và liên tục. Nước thải thực tế chứa 90% thuốc nhuộm phân tán và 10%
thuốc nhuộm phản ứng.
Việc xử lý các chất thải này được dễ dàng hơn bằng cách sử dụng các điện cực
của sắt chứ không phải là nhôm. Độ pH ban đầu tối ưu là 10 đối với cả điện cực nhôm
và sắt. Bằng cách sử dụng các điện cực sắt, hiệu quả giảm màu cực đại và hiệu quả
giảm COD lần lượt đạt 96% và 65% trong 90 phút phản ứng. Tương tự như vậy, bằng
cách sử dụng điện cực nhôm, hiệu quả khử màu tối đa đạt 90% và hiệu quả giảm COD

đạt 51% trong 120 phút phản ứng. Trong trường hợp pH ban đầu hơi khác với 10, thời
gian cần thiết để đạt 90% hiệu quả khử màu dao động từ gấp đôi đến gấp ba so với
thực nghiệm.
Từ thực nghiệm đã chứng minh được phương pháp điện hóa là công nghệ nên lựa
chọn khi áp dụng xử lý loại bỏ màu trong nước thải dệt nhuộm.
1.6.3 Xử lý nước thải dệt nhuộm bằng phương pháp điện hóa
Nghiên cứu của Zarouala, Azzia, Saiba và Chainetb (2005) về xử lý nước thải
dệt nhuộm bằng phương pháp EC đã đạt được kết quả: hiệu suất xử lý COD đạt từ 84
– 100%.
1.6.4 Xử lý nước thải thuộc da bằng phương pháp điện hóa
Nghiên cứu của Moh Faiqun Ni’am, Fadil Othman, Johan Sohaili và Zulfa
Fauzia (2006) về việc xử lý nước thải thuộc da bằng phương pháp EC đã đạt được kết
quả: hiệu suất xử lý SS 92,3%, độ đục 81,25%.

SVTH: Nguyễn Lê Xuân Linh
GVHD: TS. Thái Phương Vũ

17